犯罪现场可能会发现各种类型的污渍。其中一些污渍肉眼无法察觉，可能是体液（如汗液、口腔液体或精液）或非体液，这取决于它们的颜色或体积[1]、[2]、[3]、[4]。虽然血液是常见的犯罪现场证据，且在许多案件中具有重要意义[4]、[5]、[6]、[7]、[8]，但其他体液（如精液、口腔液体或汗液）也能提供关于事件背景、涉事人员或时间线索的重要信息[2]、[3]、[4]、[7]。例如，在性虐待或袭击案件中，精液污渍至关重要，它们可能单独出现，也可能与其他体液（如血液）混合存在。准确检测和识别这些液体对于提取DNA及确认可能的嫌疑人至关重要[7]。此外，犯罪现场还可能存在许多其他物质（如饮料、食物、油漆和化妆品）形成的污渍[9]、[10]、[11]，这些物质在颜色、形状或图案上可能与体液相似，从而误导现场勘查人员[4]、[10]、[11]、[12]。
对犯罪现场发现的体液污渍进行准确分析对于推进法医调查至关重要。常用的检测方法（如鲁米诺试剂）可用于检测血红蛋白中的铁成分，但这些方法也可能与其他物质（如漂白剂或某些食物）发生反应。某些免疫测定方法在存在动物血液的情况下也可能产生假阳性结果[5]。确认性技术（如色谱法、显微镜检查或晶体测试）需要样品预处理并使用化学试剂，这些过程可能会破坏样本的背景信息并降解DNA，尤其是在样本量较少时，从而妨碍后续分析[11]。因此，非接触式、快速、无损且便携的检测技术变得越来越受欢迎[1]、[2]、[4]、[5]、[6]、[7]、[9]、[11]、[12]、[13]、[14]、[15]，欧洲多项项目也在致力于开发这类现场可用的无损传感器[16]、[17]。
高光谱成像（HSI）能够以非侵入性方式高光谱和高空间分辨率地测量样品的反射特性[3]、[10]、[14]、[15]、[18]。根据所使用传感器的不同，可以分析电磁波谱的不同部分：可见光（Vis）范围（400-700纳米）、近红外（NIR，700-1000纳米）或短波红外（SWIR，1000-2500纳米）[7]、[14]、[18]。HSI生成三维（3D）数据结构，即超立方体，其中两个维度表示空间信息（图像），第三个维度表示光谱信息（波长）[2]、[3]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[11]、[13]、[14]、[19]、[20]、[21]；换句话说，它将成像技术与光谱分析相结合[5]、[6]、[7]、[9]、[14]、[15]、[22]。图像的每个像素都包含一个包含多个光谱带的数据，这些光谱带反映了样品的化学成分和光学特性[2]、[14]、[15]、[18]、[22]。借助便携式HSI相机，可以在犯罪现场直接进行快速分析，尤其是在污渍位置不明确的情况下[1]、[2]、[3]。与其他光谱技术（如红外光谱或拉曼光谱）相比，HSI的优势在于能够同时获取空间信息和光谱数据，使现场勘查人员能够快速定位可见和不可见的污渍[2]、[6]。
HSI产生的大量光谱数据需要通过化学计量分析来提取有用信息[9]、[14]、[18]。化学计量学是将统计学和数学应用于化学数据的方法[7]、[23]，包括增强信号强度、减少噪声、降低数据维度以及促进区分和分类的技术，这些对于法庭上结果的解读和呈现至关重要[3]、[7]、[14]、[23]。
污渍分析中的一个重要因素是基底材料及其潜在的背景干扰，这些因素会影响反射光谱。基底材料的颜色不同，吸收的可见光量也会不同，从而影响污渍的检测[6]、[7]、[15]。此外，在数据采集过程中，HSI数据可能受到噪声、异常像素或散射的影响，这些因素会降低空间分辨率并引入伪影，从而影响污渍的检测和区分[14]、[19]。
犯罪现场的体液污渍可能沉积在具有不同颜色、纹理、孔隙率等特性的材料上。织物的纹理和厚度会影响血液污渍的分析，因为它们会改变光的反射或吸收方式，尤其是厚重粗糙的织物[15]。HSI分析需要一个能够覆盖相机工作波长范围并提供连续光谱的照明源[18]。图像对比度取决于样品成分在不同波长下的吸收、反射或散射特性[15]。光源相对于分析区域的位置也很重要，因为阴影可能会在基底上形成，或者由基底的纹理和图案造成，这会影响测量结果[6]、[7]。当体液污渍沉积在深色基底上时，可以使用NIR-HSI技术利用特定波长的光谱差异进行可视化[7]、[13]。
从2012年至今，已有众多研究者使用HSI技术分析体液污渍（主要是血液）和非体液污渍。此外，许多研究还考虑了污渍所沉积材料的类型和颜色，尤其是深色基底带来的挑战。例如，Schuler等人（2012年）[15]和Edelman等人（2015年）[13]专注于在黑色基底上分析血液（甚至稀释至25%的浓度[13]）和非血液污渍[15]。其他研究者（如Li等人[2014年][12]、Yang等人[2016年][10]和Zhao等人[2019年][8]）使用彩色基底来区分血液污渍和非血液污渍。Edelman等人（2013年）[6]和Zulfiqar等人（2021年）[11]也研究了白色基底在血液污渍检测和区分中的应用。Chen等人（2021年）选择牛仔布作为五种非体液的分析材料，因为这种材料成分复杂，具有较高的分析难度[1]。
还有一些研究者利用HSI技术区分不同来源的体液。例如，Kuula等人（2014年）观察了四种不同血液来源者的血液污渍差异[20]；Cooney等人（2024年）[5]和Pereira等人（2021年）[4]则区分了不同物种的体液来源。然而，只有少数研究者使用HSI技术分析了除血液以外的其他体液污渍。例如Zapata等人（2017年）研究了棉织物上的精液、阴道液体和尿液污渍，并利用SWIR HSI相机进行了区分[22]。Malegori等人（2020年）使用SWIR HSI相机分析了不同基底上的血液、尿液和精液污渍，并能在所有基底上准确检测到这些污渍，包括真实案例中的织物[2]。几年后，Manis等人（2022年）分析了血液、尿液和精液污渍，并能够一定程度上预测其年龄[3]。
迄今为止的大多数研究都集中在血液污渍的分析上，而其他法医相关的体液（如口腔液体和汗液）则受到的关注较少，精液的研究也较为有限。为填补这一空白，本研究分析了这四种体液（血液、精液、口腔液体和汗液）。虽然常用的基底材料是棉织物（尤其是白色棉布），但也有研究考察了其他类型的织物。本研究在九种不同基底上分析了这四种体液，涵盖了多种织物类型、颜色、孔隙率和纹理。此外，还研究了五种外观类似于目标体液的血液-精液混合污渍和七种非体液污渍。本研究的主要目标是利用SPECIM iQ和HERA SWIR-2两种互补相机的融合数据覆盖更宽的波长范围，从而实现比单台相机更全面的分析能力。融合数据随后通过正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）进行进一步处理，以评估各类体液（包括混合血液-精液污渍）的区分潜力，这类问题一直以来都是分析上的难点。
